放射治疗是肿瘤治疗的三大主要手段之一,约有70%肿瘤患者需要接受放射治疗。肿瘤放射治疗疗效与放疗计划优化是放射治疗临床研究和基础理论研究的关键问题。目前关于肿瘤放疗疗效的纯数理模型研究较多,而与临床实验相结合的数理模型研究很少,国内则更少。我国食管癌的发病率和死亡率都居世界首位,放射治疗是食管癌治疗的主要方法。本文通过食管癌放疗过程中体积变化的临床实验,观测肿瘤放疗中体积变化情况。在放射生物学效应基础上建立食管癌放射治疗的体积演化数理模型,利用所建模型分析食管癌放疗体积变化的临床实验数据,估算患者的生物有效剂量和肿瘤控制率,提出一种优化肿瘤放疗计划的简单方法。本文的主要内容如下:1.在一年半的时间内,遴选适合单纯放射治疗的8例食管癌患者,在本人同意和严格遵守放射治疗规范的前提下,适度增加影像检查次数,开展食管癌放疗肿瘤体积变化的临床实验。全程跟踪患者放射治疗的整个过程,包括放疗计划、分割照射时间与剂量、CT影像、临床检查等。应用ImageJ软件计算患者在放射治疗过程中的食管肿瘤体积的变化。2.在放射生物效应LQ(线性平方)模型基础上,着重考虑放射生物学4R理论的再氧合和再增殖因素,建立了简单的LQR模型。考虑到非活性肿瘤细胞对临床CT肿瘤体积有实质性贡献,结合LQR模型和非活性肿瘤细胞消亡动力学建立了肿瘤放疗体积演化的数理模型。3.利用所建数理模型分析临床实验所获得的食管癌放疗体积演化数据,模型基本反映了食管癌放疗体积变化的趋势,并估算患者的肿瘤控制率和生物有效剂量率,提出了优化放疗剂量分割计划的简单方法。临床肿瘤放疗中影响体积变化的因素较多,模型仅考虑了主要因素。临床研究中存在许多实际困难,需要与医院合作获得更多的单纯放射治疗的肿瘤体积演化临床数据,以便建立完善的肿瘤放射治疗疗效演化数理模型并为放疗计划的优化提供理论依据。